Programmazione dell’acquisizione di un dato Aster

Nel caso in cui i dati Aster disponibili, consultabili negli archivi EDG (Earth Observing System Data Gateway - USA) e GDS (Ground Data System - Japan), non rispondano ai requisiti geografici o temporali o, in generale, di acquisizione voluti dall’utente, è possibile programmare una specifica ripresa seguendo la procedura prevista dal sito JPL (http://asterweb.jpl.nasa.gov/NewReq.asp). La richiesta prevede essenzialmente due passaggi: il primo consiste nella sottomissione di una breve proposta on-line, che, se accettata dopo una revisione, permette di ottenere un account di accesso al servizio predisposto Data Acquisition Request (DAR). Il passo successivo è l’utilizzo del Data

Acquisition Request Tool per confermare e dettagliare la domanda iniziale. DAR Tool è il

riferimento per l’acquisizione di un numero di scene inferiore a 10, altrimenti per numeri superiori è necessario procedere con una STAR (Science Team Acquisition Request) entrando in contatto direttamente con lo Science Team responsabile. L’agenzia si raccomanda di verificare con accuratezza che l’area d’interesse non sia già stata ripresa in precedenza, dato che tutte le acquisizioni, comprese quelle pianificate dagli utenti, sono rese disponibili entro pochissimi giorni dalla loro generazione. Si riportano di seguito tutte le fasi previste:

Compilazione Short Proposal: in tale proposta deve essere indicato il tipo di utilizzo previsto per l’immagine richiesta. In particolare, se gli scopi non sono scientifici o didattici, ma solo commerciali, la domanda deve essere inoltrata direttamente al Japan GDS, ovvero al partner orientale dell’intero progetto, andando a costituire la General Users Observation Request (GPR), le cui

modalità sono riportate nel corrispondente sito giapponese

(https://imsweb.aster.ersdac.orc.or.jp). Negli altri casi, invece, deve essere descritta brevemente la ricerca o l’ambito scientifico all’interno del quale si colloca l’uso dell’immagine Aster, precisando a quali elaborazioni si intende sottoporla e indicando in modo approssimativo l’area geografica coinvolta, oltre al periodo di ripresa desiderato (Fig. 11)

Valutazione Short Proposal: la richiesta viene valutata da NASA’s

ASTER User Authorization Committee che, in caso di esito positivo, lo comunica

all’utente mediante mail elettronica, nella quale preannuncia l’invio entro breve tempo delle istruzioni necessarie per effettuare la registrazione e per inoltrare la richiesta definitiva. Riporta, inoltre, l’estensione approssimativa della zona che dovrà essere ripresa, precisando che potrebbe essere contenuta in più immagini separate. Nel caso di rifiuto, all’utente vengono comunque trasmesse le motivazioni alla base della decisione. Viene sottolineato che, per varie ragioni, l’accettazione della proposta non è una garanzia della effettiva acquisizione del dato e della sua qualità. Le due cause principali della mancata ripresa del dato richiesto o della non corrispondenza con i requisiti sottomessi sono:

1. le risorse del satellite destinate all’osservazione sono limitate e le richieste degli utenti possono anche essere in contrasto tra loro in termini di utilizzo dello stesso sensore allo stesso tempo;

2. l’effetto di disturbo legati agli agenti atmosferici (ad esempio una densa copertura nuvolosa) o a problemi tecnici non prevedibili

Registrazione DAR: l’autorizzazione concessa consente la creazione di un LP DAAC User Account per accedere al DAR Tool, introducendo le informazioni richieste nell’apposita pagina web dell’EOS Data Gateway (EDG). Per attivare il nuovo account, è necessario contattare la segreteria automatica predisposta, via telefono o via mail. Dopodichè tutti i dati relativi al nuovo utente vengono trasferite al GDS in Giappone, il quale provvederà a comunicare l’avvenuta registrazione: ogni eventuale modifica o aggiornamento apportato successivamente dall’utente dovrà seguire lo stesso percorso. L’attivazione avviene in genere entro tre giorni dall’invio dei dati.

Compilazione DAR: le principali indicazioni che devono essere riportate, e in base alle quali vengono organizzate le richieste, sono relative all’area di interesse (AOI, Area of Interest) e alla finestra temporale utile all’acquisizione (Acquisition Window). Poi, una varietà di altri parametri, come ad esempio la percentuale massima di copertura nuvolosa accettata, deve essere specificata per formare lo scheduling finale. Durante la creazione di una DAR, può capitare che siano inseriti dei parametri impossibili da soddisfare. Per evitare tale inconveniente, sul sito vengono spiegati brevemente gli elementi ai quali gli utenti devono prestare attenzione, assieme agli accorgimenti utili per ottimizzare le possibilità di ottenere il prodotto richiesto. A meno di particolari necessità da prevedere durante l’acquisizione, lo Science Sheduling Support Group (SSSG) consiglia di scegliere parametri standard di acquisizione da fornire al DAR Tool. Le uniche eccezioni sono relative a: Maximum Acceptable Cloud Cover (copertura nuvolosa massima consentita) e VNIR and SWIR Gain Settings (settaggi dei valori del gain) per acquisizioni di oggetti che si prevedono molto o molto poco riflettenti. Di seguito si riportano le specifiche relative ai principali parametri:

• Livello di urgenza: richiedendo il massimo livello di urgenza, ovvero quello "Urgent", si intende indicare che il fenomeno osservato a terra si presenta solo in un periodo di tempo limitato ed in una limitata estensione geografica. Questa scelta assegna all’acquisizione una alta priorità e quindi aumenta la probabilità che l’acquisizione venga inserita nello scheduling della missione con particolare riferimento all’area di interesse indicata (AOI, Area Of

Interest). Automaticamente vengono definiti due aspetti: la durata massima

• Area di interesse: esiste una doppia opzione, Normal o Sampled. Nel primo caso viene acquisita un’immagine delle dimensioni a terra di tipo standard mentre nella seconda modalità si richiede di effettuare dei campionamenti di estensione limitata su una AOI di notevoli estensioni. Tali aree di campionamento possono essere definite tramite sottoaree o singoli ordini riferiti a porzioni interne dell’area principale. Gli utenti ASTER vengono informati che la frammentazione dell’acquisizione dovrebbe sempre essere consentita, salvo rigide esigenze scientifiche che necessitano di acquisire tutta l’area di interesse simultaneamente. Selezionando "No" in questa opzione diminuisce la probabilità di successo dell’ordine, perchè la richiesta potrebbe entrare in contrasto con esigenze legate al rispetto dell’orbita stabilita per il satellite e per problemi relativi allo scheduling delle successive e precedenti acquisizioni. Ovviamente per AOI molto estese la frammentazione è necessaria (Fig. 4.12).

• Finestra temporale utile: deve essere selezionato l’intervallo temporale (la durata) durante il quale il sensore dovrebbe acquisire i dati con i parametri di acquisizione richiesti. Il periodo utile deve essere almeno di 16 giorni, ovvero il tempo di rivisitazione del sensore lungo l’orbita (parametri orbitali EOS- AM1). Per periodi inferiori il sensore potrebbe non trovarsi mai al nadir del luogo osservato, soprattutto alle basse latitudini. In ogni caso è consultabile il calendario delle acquisizioni per verificare se nel momento desiderato vi sono, e quante sono, altre riprese programmate in precedenza. In alcuni casi è possibile richiedere dati con una certa ciclicità: in questa casistica rientrano le acquisizioni finalizzate al monitoraggio di fenomeni che esigono una osservazione regolare su un certo intervallo temporale. Risulta fondamentale, quindi, evidenziare il termine ultimo del periodo di acquisizione. L’utente può anche indicare il numero massimo di riprese da effettuare.

• Copertura nuvolosa massima: sebbene sia preferibile l’assenza di coperture nuvolose, gli utenti possono anche accettare coperture che superano normali livelli soprattutto in zone caratterizzate da stagioni ad alta nuvolosità. La nuvolosità è espressa in percentuale sul totale dell’area rappresentata dall’immagine e potrebbe, comunque, coprire la particolare zona di interesse. Va notato che l’algoritmo che regola le acquisizioni (ASTER Scheduler) assegna una bassa priorità all’ordine di quelle scene per le quali viene previsto

un alto valore di copertura nuvolosa (in base alle previsioni meteo globali della NOAA). Fig. 4.13.

• Geometria di acquisizione: in questa fase entra in gioco la competenza dell’utente di dati ASTER. Infatti, la scelta dei parametri di acquisizione può essere in disaccordo con altri relativi alla tempistica dell’acquisizione: in particolare deve esserci accordo tra la geometria di presa e gli aspetti relativi alle finestre temporali ed alla frammentazione o meno dell’immagine. Per le osservazioni diurne gli angoli consigliati per l’elevazione del sole sull’orizzonte sono 0 e 90° rispettivamente per il valore minimo e massimo. Inoltre, è necessario rispettare un limitato range di valori per l’angolo di vista, ricordando che valori bassi garantiscono una geometria migliore da un punto vista prospettico. Tuttavia, anche l’imposizione di un angolo di vista particolarmente basso potrebbe generare una condizione impossibile per l’algoritmo che compone lo scheduling dell’acquisizione dei dati ASTER. Le probabilità di ottenere dei dati diminuisce imponendo vincoli di questo tipo. • Gain: dato che i sottoinsiemi SWIR e VNIR del sensore ASTER utilizzano

bande con una limitata risoluzione spettrale occorre specificare anche i settaggi relativi al gain da utilizzare. Questi valori dipendono principalmente dall’uso che deve essere fatto dei dati, ed alcuni settaggi particolari e “tipici” possono essere contenuti nella DAR stessa. La Tab. 4.3 fornisce i valori di default relativi ai parametri del gain per alcuni dei target classici presenti al suolo (sottoinsiemi VNIR e SWIR).

Banda Possibili Valori Deserto Ghiaccio Altri

VNIR #1 high, normal, low – 1 normal low-1 high VNIR #2 high, normal, low – 1 normal low-1 high VNIR #3 high, normal, low – 1 normal normal normal SWIR #4 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal SWIR #5 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal SWIR #6 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal SWIR #7 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal SWIR #8 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal SWIR #9 high, normal, low – 1, low - 2 normal high normal

Fig. 4.12 – ASTER DAR Tool: area di interesse (http://dartool.ecs.nasa.gov/)

Valutazione DAR: il DAR Tool consente alla NASA di sottomettere la richiesta al Ground Data System (GDS) in Giappone, che, ogni giorno, analizza il database delle DAR effettuate dagli utenti e pianifica le acquisizioni (lo scheduling appunto) per le successive 27 ore di osservazione. Le riprese ASTER vengono gestite dal GDS tramite l’algoritmo ASTER Scheduler, al quale viene demandata la scelta delle scene da acquisire in modo da ottimizzare il ritorno scientifico della missione spaziale su base giornaliera. Lo Scheduler analizza tutte le richieste DARs e STARs in modo da massimizzare il numero di acquisizioni anche in funzione delle modalità di funzionamento richieste per i tre sottoinsiemi. Infatti a livello di GDS vengono anche decisi quali sottosistemi devono essere utilizzati nelle acquisizioni (VNIR, SWIR, TIR), in relazione alle richieste pervenute che, per esempio, potrebbero prevedere delle riprese notturne solo tramite sensore TIR. Queste combinazioni vengono definite Observing mode. Le modalità di osservazione possono essere le seguenti:

• Modalità TIR, SWIR e VNIR: la maggior parte delle acquisizioni diurne vengono effettuate in questa modalità; il sensore VNIR acquisisce anche in modalità stereo grazie alla registrazione di due immagini nella banda 3 (810 nm) con orientamento del telescopio nelle posizioni “nadir” e “back-looking”, l’ultima delle quali acquisita circa 60 secondi dopo quella nadirale.

• Modalità TIR e SWIR

• Modalità TIR: in questa modalità vengono acquisite le immagini notturne. • Modalità VNIR (inclusiva dell’acquisizione stereo nella banda 3 (810-nm). • Modalità VNIR (solo stereo).

Vengono quindi assegnate delle priorità e viene verificata la compatibilità con i parametri richiesti dagli utenti ASTER.

Approvazione DAR: dopo una prima mail, generata in automatico, nella quale vengono riassunti tutti i parametri costituenti la DAR sottomessa, LPDAAC ne invia una seconda per confermare la registrazione della richiesta. Non essendo garantito il successo dell’operazione, per la programmazione dell’acquisizione non è previsto nessun costo. Solo dopo aver visionato l’immagine ripresa, l’utente

decide se acquistarla. In ogni caso il dato (indipendentemente dalla qualità) viene inserito nell’archivio generale e risulta disponibile per tutti gli utenti;

Conferma dell’acquisizione: avviene mediante mail inviata da ASTER- GDS nella quale sono indicate le coordinate dell’area di interesse e i riferimenti per le fasi successive di ordine dell’immagine e di pagamento.

Il tempo necessario per eseguire tutta la procedura sopradescritta, esclusa l’avvenuta acquisizione, è di circa 45-50 giorni, in funzione del numero di richieste che ogni giorno viene fatto da tutte le parti del globo. Per quanto riguarda il costo, non è specificato sul sito: viene però indicato nella mail di conferma dell’acquisizione che è prevista una spesa aggiuntiva minima rispetto il prezzo di base, che si aggira intorno agli 80$.